2.4.1 Teste e validação do sistema de percolação em coluna
Considerando que o sistema de percolação em coluna desenvolvido no presente trabalho se baseou em princípios de sistemas convencionais de percolação empregados nos ensaios de laboratório para a determinação da condutividade hidráulica, a sua validação abrangeu a determinação da condutividade hidráulica do solo ST, comparando-se o desempenho do sistema projetado em relação ao procedimento tradicional de laboratório.
Para isso, foram moldados 18 corpos de prova nos parâmetros ótimos de compactação do solo ST, na energia do ensaio Proctor normal. Após a compactação dos corpos de prova, 9 foram posicionados no sistema de percolação em coluna (já dentro dos moldes de PVC), aplicando-se uma pressão de 100 kPa na célula de interface, que resulta em um gradiente hidráulico de 87. Destaca-se que esse valor se enquadra no limite superior da faixa de pressões representativas de barreiras selantes de aterros sanitários, segundo Pacheco e Silva (2005). Em seguida, adicionou-se água destilada à célula de interface, seguido da pressurização do sistema, sendo que ao se verificar a estabilização das leituras de volume percolado, determinou-se a condutividade hidráulica segundo procedimento recomendado pela NBR 13292 (ABNT, 1995), adotando-se como condutividade hidráulica do solo a média dos resultados obtidos. Quanto aos ensaios convencionais, que dizem respeito aos ensaios de condutividade hidráulica a carga variável, estes seguiram as recomendações da NBR 14545 (ABNT, 2000), determinando-se a condutividade hidráulica do solo como a média das condutividades hidráulicas obtidas. Por último, realizou-se a comparação dos resultados obtidos segundo os dois procedimentos empregados, de modo a se avaliar o desempenho do sistema de percolação via ar comprimido, que foi utilizado nos ensaios de percolação em coluna. De modo esquemático, apresenta-se na Figura 2-3 a metodologia aplicada nessa etapa do presente trabalho.
Figura 2-3. Fluxograma de rotinas desenvolvidas para realização da etapa de desenvolvimento do sistema de percolação em coluna.
Segundo a concepção de projeto do sistema, o reservatório superior (interface) deveria ser projetado para que fosse mínimo o número de recargas no decorrer de um ensaio de longa duração. Assim, realizou-se uma simulação, por meio de planilha eletrônica, para se determinar o volume do recipiente de armazenamento do percolado, de modo a se ter o menor número possível de recargas durante a realização deste tipo de ensaio, adotando-se valores de gradiente de 17, 33, 67 e 133, bem como os tempos de percolação de 10, 20 e 30 dias. Nesse caso, os volumes foram determinados a partir do conhecimento do coeficiente de condutividade hidráulica do solo ST e dos gradientes hidráulicos e tempos de ensaios adotados.
2.4.2 Produção dos solos modificados
Por razões de natureza técnico-econômica, buscou-se trabalhar com quantitativos mínimos de cal hidratada e dos cloretos de cálcio e sódio para a produção dos solos modificados.
Na compactação dos corpos de prova do solo ST e dos solos modificados, empregou-se a energia do ensaio Proctor normal.
2.4.2.1 Solo com cal hidratada
Na determinação do teor ótimo de cal hidratada, empregou-se metodologia semelhante àquela adotada por Caneschi (2008), avaliando-se o efeito da saturação do complexo de troca do solo estudado com os íons Ca2+ por meio de adição de cal hidratada a uma amostra do solo ST seca ao ar, destorroada e passada através da peneira com abertura nominal de 2 mm.
Posteriormente, a amostra de solo foi dividida em quatro frações com aproximadamente 250 g cada, adicionando-se a cada uma, respectivamente, os quantitativos de 0%, 2%, 3% e 4% de cal hidratada em relação à massa de solo seco. Considerando-se possíveis aplicações práticas, no presente estudo não se considerou o emprego de teores de cal inferiores a 2%, devido à dificuldade de homogeneização da mistura no campo. Em seguida, as misturas foram homogeneizadas, adicionando-se às mesmas as massas de água necessárias para que atingissem as umidades ótimas pré-determinadas. Consecutivo a esta etapa, manteve-se o conjunto de amostras em incubação em câmara úmida por um período de 7 dias em embalagens plásticas fechadas, de modo a favorecer a ocorrência de reações de troca iônica, mantendo-se a mesma padronização empregada nas misturas solo ST e sais adotada por Caneschi (2008).
Findo o período de incubação, as misturas de solo foram secas ao ar e, em seguida, realizaram-se as análises químicas para a determinação dos quantitativos de íons Ca2+ presentes nos seus respectivos complexos de troca iônica. De posse dos resultados das análises químicas, foram determinados os índices de saturação de cálcio das misturas, partindo-se da premissa que o
teor ótimo de cal hidratada para produzir o solo modificado seria o menor capaz de elevar o índice de saturação do complexo de troca com Ca2+ a um valor superior a 95%. A fim de nomenclatura, esse solo modificado foi denominado solo TCAL.
2.4.2.2 Solo com cloreto de sódio e com cloreto de cálcio
A produção dos solos modificados se deu através da adição dos sais cloreto de cálcio e cloreto de sódio, empregando-se os mesmos quantitativos determinados previamente por Caneschi (2008) para o solo ST, ou seja, 1% de sal em relação à massa de solo seco. Para obtenção desse valor, Caneschi (2008) utilizou os mesmos procedimentos empregados no item anterior, variando apenas os percentuais de sais, com o uso dos teores de 0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 4% e 8%. Os novos produtos, aqui produzidos, foram denominados solo TCa e solo TNa.
2.4.3 Caracterização geotécnica
Foram realizados ensaios geotécnicos de caracterização e de compactação nos solos em estudo.
A caracterização geotécnica englobou os ensaios de granulometria NBR 7181 (ABNT, 1984d), massa específica dos grãos NBR 6508 (ABNT, 1984b), limite de liquidez NBR 6459 (ABNT, 1984a) e limite de plasticidade NBR 7180 (ABNT, 1984c).
Os ensaios de compactação foram realizados segundo recomendações da NBR 7182 (ABNT, 1986). Os corpos de prova foram moldados via compactação por processo dinâmico, utilizando-se o molde do ensaio de compactação Proctor, com 10,0 cm de diâmetro e 12,7 cm de altura, empregando-se a energia do ensaio Proctor normal. Assim foram determinadas as curvas de compactação do solo e dos solos modificados e os respectivos parâmetros ótimos de compactação [massa específica aparente seca máxima (dmax) e umidade ótima (Wot)].
2.4.4 Caracterização química e eletroquímica do solo e dos solos modificados
A caracterização do complexo sortivo dos solos foi realizada segundo os procedimentos preconizados pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA, 1997). Os cátions trocáveis Ca2+ e Mg2+ foram extraídos em KCl 1 mol L-1 e determinados seus quantitativos por espectrometria de absorção atômica. O cátion Al3+, extraído por KCl 1 mol L-1, foi determinado volumetricamente por titulação com NaOH 0,025 mol L-1. A acidez potencial (H+ + Al3+) foi determinada via extração com acetato de cálcio 0,5 mol L-1 a pH 7,0 e posterior titulação com NaOH. Os cátions K+ e Na+ foram extraídos por extrator Mehlich-1 e determinados seus quantitativos por fotometria de chama. A partir dos resultados destas análises, foi possível determinar: (i) a soma das bases trocáveis (SB): K+ + Na+ + Ca2+ + Mg2+; (ii) a capacidade de troca de cátions (CTC): SB + (H+ + Al3+); e (iii) a saturação por bases (V%): (SB/CTC) x 100.